AM：钠离子电池高性能负极NiCr2S4的储钠机理研究

赝层状硫化物NiCr₂S₄作为钠离子电池(SIBs)的负极材料表现出优异的电化学性能。

德国基尔克里斯蒂安·阿尔布雷希特大学Wolfgang Bensch等人通过基于同步辐射的X射线散射和吸收技术以及电化学测量研究了NiCr₂S₄的Na存储机制。

其完全放电过程包括不可逆地生成嵌入纳米晶Na₂S中的Ni⁰和Cr⁰纳米粒子，从而缩短扩散长度，并以表面控制电荷存储为主。在充电过程中，Ni⁰和Cr⁰被氧化，Na₂S被消耗，形成无定形的Ni和Cr硫化物。

此外，作者发现将电压窗口限制在 3.0-0.3 V会发生一种不寻常的镍挤压钠嵌入机制：Ni²⁺可以可逆地从空位层挤出/嵌入，然后通过氧化还原过程形成纳米晶fcc-Ni和NaCrS₂。

图1 NiCr₂S₄的Na存储机制示意图

由于Na⁺可在放电和充电过程中在高度结晶的NiCr₂S₄和NaCrS₂之间穿梭，因此可实现3000次循环的卓越长期稳定性。

该结果不仅为转化材料的电化学提供了有价值的见解，而且考虑到可逆镍挤压钠嵌入反应作为SIBs的新概念，扩展了层状电极材料的范围。

图2 在电压窗口为3.0-0.3 V时的电化学性质

Superior Sodium Storage Properties in the Anode Material NiCr₂S₄ for Sodium-Ion Batteries: An X-ray Diffraction, Pair Distribution Function, and X-ray Absorption Study Reveals a Conversion Mechanism via Nickel Extrusion. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101576

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AM：钠离子电池高性能负极NiCr2S4的储钠机理研究

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